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中圖分類號: TK511 文獻標識碼: A
(一)太陽能光伏與建筑一體化技術(shù)發(fā)展的時代背景
近現(xiàn)代人類對傳統(tǒng)能源的利用不斷地加劇,人居環(huán)境和能源問題日益嚴峻, 拿我國近幾年的例子來說,大氣污染所造成的危害讓城市的人們飽受煎熬,創(chuàng)造適宜的人居環(huán)境與能源節(jié)約成為當今建筑、環(huán)境領(lǐng)域的熱點問題。根據(jù)住建部統(tǒng)計,建筑運行能耗約占全社會總能耗的三分之一,做好建筑節(jié)能工作對人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。 建筑能耗主要指采暖、空調(diào)、 熱水供應(yīng)、炊事、照明、家用電器、電梯及通風等方面的能耗。 目前,我國正處于房屋建筑的高峰期,建筑規(guī)模之大,在中國和世界歷史上都前所未有,這些建筑在未來的使用期間內(nèi),將大量消耗能源,能源短缺問題將成為我國未來經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。再者,如果現(xiàn)今的建筑、生活能耗還全部依賴傳統(tǒng)的煤、電能源的話,對人居環(huán)境、自然環(huán)境將繼續(xù)造成不可修復(fù)的傷害。在這樣的時代大背景下,大力發(fā)展太陽能熱在建筑中的推廣應(yīng)用, 也是解決我國能源短缺問題和環(huán)境污染問題的關(guān)鍵。
現(xiàn)代化的太陽能利用技術(shù)在我國可以追溯到上世紀七十年代,但由于技術(shù)和應(yīng)用成本的制約,出現(xiàn)過短暫的停滯,直到九十年代末期,我國在太陽能的利用上才迎來全新的發(fā)展及應(yīng)用。時至今日,國內(nèi)絕大多數(shù)建筑及居民使用的太陽能產(chǎn)品還是相對單一,比如太陽能熱水器,太陽能照明等,沒有形成多功能系統(tǒng),并且沒有與建筑物同時設(shè)計,同時施工。太陽能利用還是相對粗糙,而且獨立的集熱系統(tǒng)安裝沒有經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)劃、設(shè)計,嚴重影響城市建筑美觀。本文主要探討在往后的建筑太陽能利用中,大力發(fā)展太陽能光伏與建筑一體化技術(shù),從項目規(guī)劃、決策、設(shè)計階段,便引入太陽能光伏與建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用。
(二)太陽能光伏建筑一體化的工作原理及特點
太陽能光伏建筑一體化(BIPV)的原理
所謂的太陽能光伏建筑一體化技術(shù),即將太陽能發(fā)電(光伏)產(chǎn)品集成或結(jié)合到建筑上的技術(shù)。BIPV即Building Integrated Photovoltaic,其不但具有護結(jié)構(gòu)的功能,同時又能產(chǎn)生電能供建筑使用。光伏與建筑一體化(簡稱BIPV)是“建筑物產(chǎn)生能源”新概念的建筑,是利用太陽能可再生能源的建筑,太陽能光伏建筑一體化不等于太陽能光伏+建筑。所謂太陽能光伏建筑一體化不是簡單的‘相加’,而是根據(jù)節(jié)能、環(huán)保、安全、美觀和經(jīng)濟實用的總體要求,將太陽能光伏發(fā)電作為建筑的一種體系進入建筑領(lǐng)域,納入建設(shè)工程基本建設(shè)程序,同步設(shè)計、同步施工、同步驗收,與建設(shè)工程同時投入使用,同步后期管理,使其成為建筑有機組成部分的一種理念、一種設(shè)計、一種工程的總稱。光伏建筑一體化主要是光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件用于建筑屋頂(光電屋頂)、墻面(光電幕墻)、遮陽(光電遮陽板)來獲取電能的一種方式,其工作原理是光伏系統(tǒng)工作時,安裝在建筑物上光伏組件產(chǎn)生直流電源,通過接線盒與逆變器連接,將直流轉(zhuǎn)換成交流,給建筑物負載供電或給建筑物以外其他負荷供電。光伏建筑一體化的發(fā)電主要有兩種方式,一種是獨立的供電系統(tǒng),即所發(fā)電能直接用于建筑物內(nèi)部分負載,過剩時采取蓄電池儲存。帶有蓄電池的可以獨立運行的PV系統(tǒng)是獨立光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連,并向電網(wǎng)饋送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。從長遠的角度來看,并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)更有優(yōu)越性。
(圖1)太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用案例
2、太陽能光伏建筑一體化(BIPV)應(yīng)該具備的特點
1)、 生態(tài)驅(qū)動設(shè)計理念向常規(guī)建筑設(shè)計的滲透:建筑本身應(yīng)該具有美學形式,而PV系統(tǒng)與建筑的整合使建筑外觀更加具有魅力。建筑中的pv板使用不僅很好的利用了太陽能,極大的節(jié)省了建筑對能源的使用,而且還豐富了建筑立面設(shè)計和立面美學。BIPV設(shè)計應(yīng)以不損害和影響建筑的效果、結(jié)構(gòu)安全、功能和使用壽命為基本原則,任何對建筑本身產(chǎn)生損害和不良影響的BIPV設(shè)計都是不合格的設(shè)計。
2)、傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與現(xiàn)代光伏工程技術(shù)和理念的融合;引入建筑整合設(shè)計方法,發(fā)展太陽能與建筑集成技術(shù)。建筑整合設(shè)計是指將太陽能應(yīng)用技術(shù)納入建筑設(shè)計全過程,以達到建筑設(shè)計美觀、實用、經(jīng)濟的要求。BIPV首先是一個建筑,它是建筑師的藝術(shù)品,其成功與否關(guān)鍵一點就是建筑物的外觀效果。建筑應(yīng)該從設(shè)計一開始,就要將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為建筑不可或缺的設(shè)計元素加以設(shè)計,巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個部件融入建筑之中一體設(shè)計,使太陽能系統(tǒng)成為建筑組成不可分割的一部分,達到與建筑物的完美結(jié)合。
3)、關(guān)注不同的建筑特征和人們的生活習慣;普通的太陽能光伏系統(tǒng),沒有太多的考慮與建筑物的合理結(jié)合,集熱板尺寸也是由廠家統(tǒng)一規(guī)格制作,安裝到各式建筑物上便顯得極不協(xié)調(diào)。而建筑一體化PV板的比例和尺度必須與建筑整體的比例和尺度相吻合,與建筑的功能相吻合,這將決定PV板的分格尺寸和形式。PV板的顏色和肌理必須與建筑的其他部分相和諧,與建筑的整體風格相統(tǒng)一。例如,在一個歷史建筑上,PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更適合,在一個高層的建筑單元中,工業(yè)化的PV板更能體現(xiàn)建筑的性格。
4)、保溫隔熱的圍護結(jié)構(gòu)技術(shù)與自然通風采光遮陽技術(shù)的有機結(jié)合;精美的細部設(shè)計,不只是指PV屋頂?shù)姆浪畼?gòu)造,而要更多關(guān)注的是具體的細部設(shè)計,pv板要從一個單純的建筑技術(shù)產(chǎn)品很好的融合到建筑設(shè)計和建筑藝術(shù)之中。光伏系統(tǒng)和建筑是兩個獨立的系統(tǒng),將這兩個系統(tǒng)相結(jié)合,所涉及的方面很多,要發(fā)展光伏與建筑集成化系統(tǒng),并不是光伏制作者能獨立勝任的,必須與建筑材料、建筑設(shè)計、建筑施工等相關(guān)方面緊密配合,共同努力,才能成功。
三、太陽能光伏建筑一體化的綜合效益
1、太陽能光伏建筑所帶來的經(jīng)濟效益
由于太陽能能量密度較低并且高度分散,為了提供所需的能源,必須有足夠的接受面積。據(jù)測算,為了滿足 2009年全球電力的需求,以太陽能電池平均轉(zhuǎn)換率 10%計算,需要的面積相當于德國和意大利兩個國家面積總合的 1.5倍。我國 2009年的發(fā)電量約為3億 MW ?h,如果全部用太陽能電池發(fā)電,其接收面積約為37500km2,是大連市面積的三倍之多。 光伏建筑一體化的誕生,恰恰解決了以上問題,促使人們向“屋頂要能源”,充分利用建筑物的面積,將清潔能源與建筑藝術(shù)緊密結(jié)合。產(chǎn)生的電能可以補充業(yè)主的電力需求,在正常的工作狀態(tài)下,太陽能光伏建筑一體化只需一次性投入,后期則在建筑的壽命期內(nèi),節(jié)約了大量的電費。
2、太陽能光伏建筑所帶來的社會效益
由于使用傳統(tǒng)能源引起的全球氣候、環(huán)境問題正開始迅速影響我們普通老百姓的生活,也越來越受到全球的高度重視。氣候變化已使全球自然災(zāi)害發(fā)生的頻率和烈度不斷增加。使用太陽能光伏發(fā)電替代部分常規(guī)礦物能源發(fā)電 100千瓦時,可省燃油 26升或省煤50千克,這也意味著少排放 57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和 75克氮的氧化物。間接地創(chuàng)造出顯著的社會經(jīng)濟效益。
四、我國推廣應(yīng)用太陽能光伏建筑一體化的必要性
1、建筑更新高峰期,BIPV技術(shù)的應(yīng)用將改變能源利用格局
當前我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的期,每年的建筑總量達 20億平方米之多,超過了世界上發(fā)達國家同期建筑之總和。而且此階段還將持續(xù) 30年以上,總的建筑量將翻番。未來 30年我國的建筑總量將超過歷史形成的既有建筑之總量。這些建筑的能源使用效率將決定我國能耗和二氧化碳氣體排放的水平。正因為這一“空前絕后”的建設(shè)機遇和太陽能建筑一體化的推廣將引發(fā)建筑學新的革命,并且改變傳統(tǒng)能源利用的格局。
(圖2)太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用案例
2、新能源發(fā)展必然趨勢
據(jù)各國可靠數(shù)據(jù),如果按現(xiàn)在人類開發(fā)和使用傳統(tǒng)的石油,天然氣的速度,我們大約還可以開發(fā)50年左右,在這樣的必然趨勢下,我們必須趕上新能源研究開發(fā),并實際大規(guī)模投入使用的步伐,我國目前正處于建筑物新建的高峰期,如果能把握住這次機遇,太陽能光伏建筑一體化的應(yīng)用將迎來巨大變革,進一步促使建造成本的下降。成本、只有成本,才是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的真正動力。無論是景氣也好,不景氣也好,光伏產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)的價格必須不斷下降,所以,我國應(yīng)該效仿發(fā)達國家在這方面的政策引導(dǎo),在目前這種環(huán)境下,給以太陽能光伏產(chǎn)業(yè)必要的優(yōu)惠政策,促進光伏建筑一體化在整個建筑領(lǐng)域的普遍使用。
五、結(jié)論
我國現(xiàn)在的開發(fā)商,為什么對使用太陽能光伏建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用不太積極?原因很簡單,開發(fā)商只想著迅速投資,然后在盡可能短的時間內(nèi)把房子推向市場,獲取利益。當然,也不能說開發(fā)商都黑心,這是自由市場的共性,在這種情況下,政府就要堅決站出來,采取一系列優(yōu)惠政策引導(dǎo)建筑行業(yè)向這方面發(fā)展,在時機成熟的條件下,甚至應(yīng)該強制性要求所有城鎮(zhèn)新建、擴建工程應(yīng)用太陽能光伏建筑一體化技術(shù)。
至于成本問題,在大面積推廣肯定會降下來,在不久的未來,太陽能光伏建筑一體化技術(shù)和成本將取得突破性的進展,徹底消除使用障礙,太陽能光伏建筑一體化綠色電能源將替代傳統(tǒng)電能來源,引領(lǐng)新一輪能源革命。所以我們既要把發(fā)展太陽能光伏建筑一體化作為技術(shù)革新的重要舉措,又要把太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用提高到國際競爭的戰(zhàn)略制高點的位置。這也是未來最大的歷史性機遇與社會發(fā)展方向。在可以預(yù)見的未來,我國太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用將迎來發(fā)展的春天。
參考文獻:
【1】楊梅林:《民用建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢探討》,2011(2);
中圖分類號: TU198 文獻標識碼: A
計算機行業(yè)的崛起給人們的生活帶來了很多意想不到的驚喜,它方便了我們的生活,提高了我們的工作效率,健全了我們生活設(shè)備,豐富我們的生活質(zhì)量。對于計算機在建筑工程領(lǐng)域的運用也越來越廣泛。DAD系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工圖板繪圖,很大程度提高了設(shè)計繪圖的效率。但由于僅憑CAD系統(tǒng)來運作整個建筑工程仍費造價工作人員帶來很大的工作壓力。因此在建筑工程中需要對大量的數(shù)據(jù)進行預(yù)算探究,利用計算機技術(shù)將大量的信息集成分析處理將是未來建筑行業(yè)發(fā)展的一個重要突破口。優(yōu)化建筑CAD技術(shù)與概預(yù)算系統(tǒng)研究應(yīng)用普及是將來的趨勢。
一概預(yù)算的概述
目前概預(yù)算主要從兩個方面來進行了解。第一方面是工程量的計算。根據(jù)人工計算出來的數(shù)據(jù)錄入計算機中的方法是最傳統(tǒng)也是最容易出現(xiàn)錯誤的;通過輸入工程圖紙的數(shù)據(jù)讓計算機自行計算繪出工程數(shù)據(jù)信息來完成統(tǒng)計工作的方法是圖形輸入法的方式;還有一種是運用數(shù)字變量設(shè)計一些類計算公式,將工程數(shù)據(jù)進行運算的情況是相對靈活直觀的,可以避免以上的缺點誤差。另一方面是對工程造價的核算。運用工程量的數(shù)據(jù)來得出相應(yīng)的數(shù)值,從而計算出工程的費用等項目金額。。在利用取費標準將工程的各項流程中的費用與利潤等統(tǒng)一核算,得出最后的造價總額。這是目前概運算在建筑工程中的應(yīng)用。
二建筑CAD與概預(yù)算一體化研究存在的問題
(一)CAD與概預(yù)算一體化軟件的應(yīng)用
當前為建筑工程人員所廣泛應(yīng)用的CAD與概預(yù)算一體化軟件是憑借CAD設(shè)計平臺設(shè)計從工程中提取的數(shù)據(jù)進行運用,在概預(yù)算編制系統(tǒng)中運行讀取出建筑工程需要的文件。把CAD與概預(yù)算兩種技術(shù)綜合統(tǒng)一可以為建筑工程快速提供所需數(shù)據(jù)文件,提高造價工程。
(二)工程項目圖紙的編制
每個建筑工程項目的施工圖是由每個文件與圖紙來構(gòu)成的,為來方便造價工作人員能夠有效率的獲取自己所需要的圖紙數(shù)據(jù),在工程量子系統(tǒng)中設(shè)計圖紙,將整個工程項目圖紙的編制中自動生成具體詳細信息供操作人員使用。
(三)對工程數(shù)據(jù)的提取手段
實體的正交投影圖與具有一定語法標準和規(guī)則進行注釋的兩種整合是建筑工程圖的重要屬性。在使用圖形中的圖線有實體輪廓線和輔助線,對于輪廓線的用途主要是用于描述整個建筑在各種視圖中的投影,輔助線來對投影出的輪廓做進一步的解釋說明。其次,通過CAD平臺進行設(shè)計生產(chǎn)圖紙,預(yù)算工程量信息數(shù)據(jù),根據(jù)不同的工程量數(shù)據(jù)的不同特點采用不同的提取方式。第一,采用人工選擇與輸入的手段在設(shè)計說明文件中注明需要進一步理解確定的的信息進行人工選擇與有程序的輸入。第二,在所有的工程量數(shù)據(jù)中,利用人機交互的方式將工程數(shù)據(jù)提取,在大多數(shù)的機械土方的挖土長度、深度與廣度下,由用戶對圖形中數(shù)據(jù)進行標注與選定,再加上計算機中的CAD平臺軟件自動處理與編輯。第三,注重工程量數(shù)據(jù)信息的不同自動提取適當?shù)墓こ虜?shù)據(jù)。就如在對土石方、樓面、門窗或者鋼筋工程等的數(shù)據(jù)分析中對合理的工程量進行自動提取。
三建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)研究中的優(yōu)化
(一)在多種模塊下保證各個模塊數(shù)據(jù)的獨立運行
由于建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)中有多種數(shù)據(jù)模塊,在許多模塊運行的情況下如何確保每個獨立模塊的正常運行是需要重視的問題。每個獨立的模塊都有各自特色的數(shù)據(jù)模型,因此對于整個軟件中合理的管理每個獨立模塊是對系統(tǒng)的完善方面之一。
(二)共享軟件中的各個模塊數(shù)據(jù)
在建筑CAD與概預(yù)算一體化體系中實現(xiàn)各個模塊數(shù)據(jù)共享。通過對工程項目管理的相互操作性實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與自動轉(zhuǎn)換,這樣可以實現(xiàn)一量多用的效果。提高整體體系的整體效率。
四小結(jié)
對建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)的研究探討,將通用的CAD計算機設(shè)計軟件以自動與人機相互結(jié)合的發(fā)式來獲取一定的工程數(shù)據(jù)是對建筑工程的一大突破。利用多種靈活的方式對工程數(shù)據(jù)進行提取,提高各類工程量的獲取途徑,在此基礎(chǔ)上完善建筑CAD與概預(yù)算一體化的功能,推進建筑CAD與概預(yù)算進行更高的設(shè)計組合統(tǒng)一,擴大其使用范圍,為未來的建筑行業(yè)的前景創(chuàng)造出更好的技術(shù)水平,同時為人們的更好的生活工作提供質(zhì)量保證。
參考文獻
[1]陸再林,張樹有,譚建榮,丁秀芳;建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)研究[J];工程設(shè)計;2001年02期
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[3]方宗翰;試論設(shè)計概算的職能作用——兼論設(shè)計概算與基建計劃的關(guān)系[J];基建優(yōu)化;1985年01期
我們選取山東濟南市某小區(qū)的5棟小高層住宅建筑(16-20#樓)采用的太陽能熱水系統(tǒng)作為示例進行分析。
二、太陽能熱水系統(tǒng)的利用形式:
因此16#樓需要熱管真空管集熱器66㎡,熱管真空管集熱器每組面積為4㎡,所以需要配置16.5組,于是決定配置17組,實際的集熱面積為68㎡。
2.2 集熱器安裝角度計算
太陽能集熱器與建筑同方位,朝向正南;如果全年使用,則傾角設(shè)置為當?shù)鼐暥葧r太陽能集熱器的效率達到最佳,于是本設(shè)計中將集熱器傾角角度設(shè)置為接近當?shù)氐木暥?,即集熱器安裝角度設(shè)置為接近于當?shù)鼐暥鹊?5度。
2.3 輔助電加熱功率
對于90升的水箱,電加熱在1至2小時內(nèi)可以從初始水溫10度加熱到使用水溫50度左右,其電功率選擇大約在1.5KW左右即可,因此選擇額定功率為1.5KW,額定電壓為220V。
四、技術(shù)介紹:
本技術(shù)利用太陽能集中集熱、分戶供熱系統(tǒng)為小高層住宅供應(yīng)生活熱水。具有使用成本低廉、便于管理、安全性較高等特點,真正滿足建筑一體化,具有廣闊的發(fā)展前景。
(一)系統(tǒng)組成:由太陽能集熱器、落水水箱、水泵、用戶換熱水箱、控制器等組成。
(二)系統(tǒng)原理:
每個系統(tǒng)的集熱器集中布置在樓頂,落水水箱布置在樓頂,系統(tǒng)內(nèi)每家每戶配置一個承壓使用帶輔助電加熱的戶內(nèi)換熱水箱,換熱水箱、集熱器、落水水箱之間通過管路及泵組連接,通過強制循環(huán)將太陽能轉(zhuǎn)化成的熱量傳遞給每家每戶。每戶將戶內(nèi)自來水及戶內(nèi)用電接入承壓換熱水箱,使用經(jīng)過換熱而被加熱的熱水,陰雨天或用水量過大使可啟動電加熱產(chǎn)生熱水。
五、系統(tǒng)優(yōu)缺點分析:
優(yōu)點:
1、使用經(jīng)濟性:用戶只是在太陽輻射不足時需支出少量電費,使用成本低廉。
2、管理便捷性:集熱系統(tǒng)設(shè)備均設(shè)置于公共空間,便于物業(yè)統(tǒng)一管理和維護,保證長期正常運行。
3、公攤費用低:系統(tǒng)運行費用低廉,用戶僅需支付循環(huán)水泵的電耗。
4、建筑協(xié)調(diào)性:真正滿足“建筑一體化”概念,系統(tǒng)集熱器集中設(shè)于屋頂采光最好的位置,不易遮擋,與各戶實際日照條件無直接關(guān)系,亦不需要每戶集熱器均設(shè)在南陽臺,建筑平面布局相對靈活。
5、用水質(zhì)量高:二次換熱系統(tǒng),水質(zhì)無污染。
6、系統(tǒng)安全性:選用熱管真空管太陽能集熱器安置在樓頂,產(chǎn)品抗凍、防漏、防冰雹,沒有墜落隱患,系統(tǒng)整體運行平穩(wěn)、壽命長。
缺點:
1、用戶換熱水箱容積選型較大,占用空間大。
六、推廣應(yīng)用前景
常規(guī)能源的緊張、環(huán)境保護的壓力,迫使各國更加重視節(jié)能減排工作,我國政府十分重視節(jié)能減排工作,尤其是在新能源的利用開發(fā)方面已經(jīng)走在了世界的前列。最近幾年,全國已有幾十個省、市出臺政策或法規(guī)要求強制安裝太陽能(包括山東?。?,可以說太陽能利用在中國高速發(fā)展的時期已經(jīng)到來。
先進的設(shè)計理念,成功的示范小區(qū),多方參與、多方投入、多方受益的運作模式,集中采熱、分戶供熱太陽能熱水系統(tǒng)具有非常好的項目推廣前景。可以預(yù)見,該太陽能熱水系統(tǒng)將成為將來城市化發(fā)展的配套節(jié)能措施之一。
經(jīng)濟、社會效益分析
1 建筑機電設(shè)備的安裝原則
1.1 樹立創(chuàng)優(yōu)意識
優(yōu)質(zhì)工程要依靠嚴格的管理、精心的組織以及嚴密的計劃來獲得,所以在工程的準備階段,一定要嚴格按照相關(guān)要求,認真做好各方面準備工作,堅持樹立創(chuàng)優(yōu)意識,在思想上高度重視每一個工程任務(wù),對計劃方案進行精心編制,從而為工程的順利進行提供保障。
1.2 優(yōu)化圖紙設(shè)計管理
所謂優(yōu)化設(shè)計,主要指的是將業(yè)主提供的招標圖紙、設(shè)計圖或者施工圖作為基本前提,以施工現(xiàn)場的實際情況和國家現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范為基本依據(jù),對施工圖進行繪制,為工程施工提供指導(dǎo)依據(jù)。設(shè)計圖紙是施工前期的一項重要準備工作,也是建筑施工全過程唯一的指導(dǎo)和參考。在建筑安裝工程施工管理中,進一步加強圖紙設(shè)計管理可以為設(shè)計圖紙的完整性提供保障,一方面要確保圖紙數(shù)量的完整,另一方面還要保障內(nèi)容的完整。只有進一步優(yōu)化圖紙設(shè)計管理,才能實現(xiàn)施工設(shè)計圖的有效性、協(xié)調(diào)性和系統(tǒng)性。
1.3 組織管理
在建筑機電一體化設(shè)備安裝工程中,組織管理發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,并且組織管理的失敗與否在一定程度上與工程的施工進度有著密不可分的聯(lián)系。為了進一步加強組織管理,應(yīng)該將工程項目的實際情況作為基本依據(jù),組建一支執(zhí)行力較好的管理團隊,認真做好組織管理責任分工和計劃,建立暢通、簡潔的組織溝通交流渠道,確保信息真實、全面、及時的反饋和傳輸,同時要處理好管理中存在的問題,進一步提高團隊的整體素質(zhì)和水平,為組織管理義務(wù)和權(quán)利的落實提供保障。
2 安裝主要設(shè)備
2.1 安裝遠程處理機
一般來說,各可重構(gòu)處理單元RPU與樓宇自動控制系統(tǒng)之間的通信是完全透明的,可以利用不同的PRU 對同一個系統(tǒng)進行控制。通常情況下,空調(diào)機組是建筑電氣設(shè)備自動化系統(tǒng)監(jiān)控的主要目標,所以在機房中或附近布置好PRU,將空調(diào)機組控制系統(tǒng)運用后剩下的輸出輸入接口用來對照明控制、水位信號以及水流量計進行連接。
2.2 安裝輸入設(shè)備
在安裝輸入設(shè)備時,一定要選擇好合適的位置,尤其是方便維護和調(diào)試的地方。由于傳感器的類型有很多,每一種傳感器的產(chǎn)品要求、設(shè)計都存在著個體差異性,在安裝方面也具有一定的區(qū)別,所以一定要根據(jù)產(chǎn)品的實際情況選擇合適的安裝位置。比如水流開關(guān)、水管型溫度傳感器、水管流量計以及蒸汽壓力傳感器等就不能安裝在管道焊縫上,而風汽壓力傳感器、風管型濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器以及室內(nèi)溫度傳感器等則不能安裝在出風口和蒸汽放空口處。
2.3 安裝輸出設(shè)備
在安裝輸出設(shè)備時,也應(yīng)該結(jié)合實際情況,制定合適的安裝方案。比如電動閥門的箭頭、風閥箭頭就應(yīng)該與水流方向、電動閥門、風門的開閉保持一致。當出現(xiàn)電動閥門的口徑?jīng)]有和管道口徑保持一致的問題時,應(yīng)該及時采取管件漸縮的解決方案,但是閥門的口徑通常應(yīng)該高于管道口徑2 個檔次,并進行精確計算,盡量與設(shè)計要求相符。此外,通常在回水管上安裝電磁與電動調(diào)節(jié)閥。
3 安裝主要機械設(shè)備的方法
3.1 安裝冷水機組
正式安裝前,應(yīng)該將平面設(shè)計圖作為基本依據(jù),對施工現(xiàn)場進行放樣畫線,將機組中心線的位置確定下來,然后對設(shè)備進行基礎(chǔ)處理,設(shè)備基礎(chǔ)處理符合施工要求后,再開始安裝設(shè)備。設(shè)備運行到達基礎(chǔ)位置后,運用地腳螺栓套穿,并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊,將設(shè)備放下,對墊鐵進行調(diào)整,使設(shè)備底盤保持水平狀態(tài),并壓實墊鐵。
3.2 安裝水泵
安裝前,現(xiàn)依照設(shè)計圖紙確定水泵位置,通過人工的方法將水泵放置在基礎(chǔ)位置上,將地腳螺栓上好,使水泵中心線與基準線基本保持一致,運用墊鐵對設(shè)備底座進行調(diào)整,使其保持水平狀態(tài),并運用水平尺檢驗;找平找正后,開始灌注混凝土;找正聯(lián)軸器,泵與兩連軸節(jié)端面、兩軸水平度以及電機軸的同心度之間的間隙滿足驗收要求;試運轉(zhuǎn)水泵,先對電機進行單獨運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動方向正常,轉(zhuǎn)動不存在任何異常情況后,再對聯(lián)軸器的連接螺栓進行安裝,安裝之前,先用手將水泵軸轉(zhuǎn)動,如果沒有出現(xiàn)雜音、卡阻等異常情況,可以進行下一步安裝。人工啟動泵之前,應(yīng)該先將出口閥門關(guān)閉,然后將電機啟動,等泵運轉(zhuǎn)正常后,再將出口閥門逐步打開,使其保持工作壓力,并對水泵的軸承溫度進行檢查,確保運轉(zhuǎn)正常。
4 電動機的調(diào)試方法
在建筑設(shè)備安裝工程中,電動機的安裝調(diào)試作為其中的一個重要環(huán)節(jié),在一定程度上與安裝質(zhì)量的提高有著密不可分的聯(lián)系。電動機是電梯、水泵、風機等各種設(shè)備的核心動力部件,電動機調(diào)試包括諸多內(nèi)容,其中有電動機故障檢查、運行以及啟動等,在完成機電設(shè)備的安裝后,通常需要調(diào)試各種系統(tǒng),目的是對安裝調(diào)試、制造以及設(shè)計的質(zhì)量進行檢驗,對設(shè)備持續(xù)工作的可靠性進行驗證,檢測設(shè)備性能,確保設(shè)備安裝質(zhì)量。
4.1 認真檢查電動機及控制系統(tǒng)
在啟動電動機前,應(yīng)該認真檢查電動機及控制系統(tǒng),一般來說,檢查內(nèi)容主要包括以下幾個方面:(1)檢查電動機的頻率與電壓與所接頻率和電壓是否一致,接法是否正確,電壓電源是否穩(wěn)定;(2)運用兆歐表對電動機各相繞組之間的絕緣電阻進行測量,需要注意的是,測試前,應(yīng)該先將電動機的外部接線拆除。如果測試結(jié)果顯示絕緣電阻值偏低,應(yīng)該先烘干電動機,然后再對絕緣電阻進行測量,完全合格后,才能正式投入使用;(3)對保護電器的整定值進行檢查,是否符合標準,檢查靜、動觸頭是否接觸良好,對電氣控制裝置的型號規(guī)格進行檢查,確定是否滿足規(guī)定;(4)對電動機的和通風系統(tǒng)進行檢查,確定運行正常。檢查電動機的軸承是否缺油,轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙是否符合要求,間隙處存不存在雜物;(5)對電動機機組周圍進行檢查,查看有沒有影響機組正常運行的雜物,確保電動機組的順利運行。
4.2 重點檢查內(nèi)容
在電動機運行的過程中,還需要做好全面的檢查,其中包括以下幾方面內(nèi)容:(1)檢查電壓是否滿足運行要求;(2)檢查電動機所帶動的設(shè)備是否正常運行,設(shè)備與電動機之間是否正常傳送;(3)在電動機運轉(zhuǎn)的過程中,檢查是否存在噪音或雜音,電動機旋轉(zhuǎn)的方向是否與設(shè)計要求保持一致;(4)電動機運行的過程中,對電動機的狀態(tài)進行全面觀察,有無燒焦味或冒煙。
5 結(jié)束語
綜上所述,機電一體化是施工機械未來的發(fā)展方向,也是施工自動化得以實現(xiàn)的一個重要基礎(chǔ)。因此,在建筑機電一體化工程中,進一步加強組織管理、質(zhì)量管理,依據(jù)工程實際情況制定針對性施工方案,不僅可以確保施工的順利進行,在一定程度上還能促進工程施工質(zhì)量的提高,獲得更多的經(jīng)濟和社會效益。
1、工程概況
贛州市博物館、城展館展廳采光頂采用了光伏建筑一體化(BIPV)新技術(shù)。BIPV系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、技術(shù)先進的非晶硅BIPV雙玻組件、具有防雷功能的直流集線箱、先進高效的逆變器以及先進的監(jiān)控顯示系統(tǒng)。BIPV系統(tǒng)主要包括兩個方面:一是光伏系統(tǒng)與建筑電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)用;二是光伏器件與建筑材料相結(jié)合獨立發(fā)電。將光伏陣列安裝在墻壁等護結(jié)構(gòu)上,可以有效利用建筑圍護表面(屋頂),吸收太陽能,轉(zhuǎn)化為電能,大大降低了室外綜合溫度,減少了墻體傳熱和室內(nèi)空調(diào)冷負荷,節(jié)約了能源,可原地發(fā)電,原地用電,在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。由于光伏電池的組件化,光伏陣列安裝簡便,可任意選擇發(fā)電容量。將光伏發(fā)電與建筑完美結(jié)合,既美觀又節(jié)能環(huán)保,起到了極佳的低碳示范效應(yīng)。
2、系統(tǒng)原理方框圖
本系統(tǒng)分2個區(qū)域,第1個區(qū)域由220塊(635x1245)標準非晶硅電池板與22塊(635x612)非標準非晶硅電池板組成,第2個區(qū)域由85塊(635x1245)標準非晶硅電池板組成。第1個區(qū)域選用2臺SMA SB3800逆變器把直流電逆變成與市電并用的交流電,第2個區(qū)域選用1臺SMA SB3300逆變器把直流電逆變成與市電并用的交流電。電池板的串并形式為:第1個區(qū)域采用8串14并和8串13并;第2個區(qū)域采用7串12并。
3、主要產(chǎn)品、部件
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備包括太陽能電池組件、并網(wǎng)逆變器等。太陽能電池采用非晶硅太陽能薄膜電池組件。非晶硅電池組件的轉(zhuǎn)換率達到6.07%,具有良好的性能和使用壽命。逆變器采用SB 3800、SB 3300和SB1100,轉(zhuǎn)換效率分別高達95.6%、95.2%和93%,采用MPPT最優(yōu)化跟蹤,使用高效冷卻通風系統(tǒng),內(nèi)置光伏輸入直流電子開關(guān)ESS,采用IP65防護等級,設(shè)備采用創(chuàng)新的功率平衡功能,能夠在不同相上控制并平衡并網(wǎng)輸出功率。
4、光伏系統(tǒng)施工安裝
系統(tǒng)配備的通訊及監(jiān)控系統(tǒng)由質(zhì)量可靠的PC機、數(shù)據(jù)采集器、傳輸線纜及其他相關(guān)附件組成,通過先進的監(jiān)控與顯示系統(tǒng)實時監(jiān)測光伏系統(tǒng)運行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù),系統(tǒng)具有人機互動功能,可監(jiān)測并顯示系統(tǒng)直流工作電壓和電流、交流輸出電壓和電流、功率、功率因數(shù)、頻率、故障信息以及環(huán)境參數(shù)(如輻照度、環(huán)境溫度等),統(tǒng)計和顯示日發(fā)電量、總發(fā)電量等信息,并可打印報表。另外,系統(tǒng)還具有過壓、失壓、過載過流、漏電、短路保護功能,并網(wǎng)逆變器內(nèi)置的電網(wǎng)保護裝置具有防孤島保護單元(MSD),能有效防止孤島效應(yīng)。在光伏系統(tǒng)中選用通過TUV、CE等認證的專業(yè)光伏電纜產(chǎn)品。為保證裝飾效果美觀,線纜隱蔽鋪設(shè),在不同位置做不同大小線槽。線槽之間以及線槽與屋面金屬構(gòu)件用螺絲連接,線槽之間與整個接地系統(tǒng)相做牢固連接,有保護功能;各方陣的線纜方便連接,有足夠的強度,線纜連接附件的防水、抗老化性能強。
光伏組件在安裝制作前應(yīng)與土建施工圖進行詳細校對,對已建主體結(jié)構(gòu)進行復(fù)測,并按實測結(jié)果對光伏系統(tǒng)進行必要的調(diào)整。所有焊接處焊縫連續(xù)、均勻,焊后除去焊渣并涂防銹漆兩道;焊接作業(yè)時,采取防護措施防止燒傷母材。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠必須在清潔、通風的室內(nèi)注膠,注膠寬度和厚度符合設(shè)計要求,注膠前清除玻璃面板和鋁框表面灰塵。
5、并網(wǎng)系統(tǒng)主要性能
電池板方位角相同區(qū)域內(nèi)的組件所發(fā)電通過逆變器并接到外部單項低壓電網(wǎng)上。實時對外部電網(wǎng)的電壓、相位、頻率等信號進行采樣比較,始終保證逆變器輸出與外部電網(wǎng)同步。逆變器實施跟蹤光伏組件的工作參數(shù),保證逆變器輸出的電能最大化。具有過壓、欠壓、過流、漏電、短路接地、自動隔離電網(wǎng)等保護功能。能有效防止孤島效應(yīng)發(fā)生。逆變器自帶標準的RS485與RS232通訊接口,通過數(shù)據(jù)線連接計算機及數(shù)據(jù)采集器,監(jiān)測光伏系統(tǒng)各運行參數(shù),統(tǒng)計發(fā)電及減排量,自動生成報表。逆變器有故障檢測與報告輸出功能。
6、系統(tǒng)能效分析計算
系統(tǒng)由太陽能光伏組件,逆變器等組成,整個系統(tǒng)的效率和光伏組件轉(zhuǎn)換效率,逆變器效率,直流傳輸損耗等相關(guān),系統(tǒng)效率計算如下:
系統(tǒng)效率=光伏組件效率×逆變器效率×(1-直流線損率)×其他效率
非晶硅效率=6.07%×95.6%×(1-1%)×80% =4.59%
考慮電纜接頭接觸電阻等其他因素的影響,線路總損耗不超過1%,其他效率包括交流配電損耗、灰塵對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的影響等等。
發(fā)電量應(yīng)用專業(yè)軟件RETScreen計算可以得到不同傾角光伏陣列的年發(fā)電量。在輸入基本模型之后可以估算發(fā)電量每年約為12.0兆瓦時。
7、節(jié)能量計算
我國常規(guī)電能以煤炭發(fā)電為主,煤炭發(fā)電量占全部發(fā)電量的70%以上,按我國煤炭發(fā)電廠平均每千瓦時電能耗用為400克標準煤計算。光伏系統(tǒng)發(fā)電每100 kWh,可以節(jié)省標準煤40千克,減排粉塵27.2千克,減排氮氧化物1.5千克,節(jié)省凈水400升,減排二氧化碳99.7千克,節(jié)省柴油26升,減排二氧化硫3千克。
8、太陽能光伏組件及直流系統(tǒng)的檢測及維護
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程完成時對系統(tǒng)進行檢查。檢查內(nèi)容除外觀檢查外,對太陽能電池陣列的開路電壓、各部分的絕緣電阻及接地電阻進行測量。將觀測結(jié)果和測量結(jié)果記錄下來,作為日后日常檢查、定期檢查時發(fā)現(xiàn)異常時的參考依據(jù)。
9、逆變器檢測及維護
逆變器安裝于屋內(nèi)展示大廳處,一方面是減少外界環(huán)境對設(shè)備的侵蝕,減少損耗,同時也方便以后的檢修維護。逆變器的檢測包括:外殼是否破損、腐蝕、生銹等;外部布線是否損傷,接線端子是否松動;工作時聲音是否正常,機體的溫度是否正常,換氣冷卻口是否阻塞,安裝周圍環(huán)境是否通風干燥。除了以上外觀檢查外還要用儀表進行檢測:絕緣電阻檢測,逆變器保護功能檢測,顯示部分工作正常確認,監(jiān)控系統(tǒng)顯示的逆變器發(fā)電狀態(tài)是否正常等。
10、配電并網(wǎng)裝置檢測及維護
配電并網(wǎng)系統(tǒng)的維護分為日常維護和定期檢修兩種。日常維護主要包括日常巡視檢查,一日一次(或兩次)例行檢查,定期檢修則每三個月進行一次小型規(guī)格檢修,每半年進行一次中型規(guī)格檢測,每年進行一次大型規(guī)格檢修。以確保系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運行狀態(tài)。
11、結(jié)束語
一、太陽能利用技術(shù)方法與優(yōu)點
工程實踐表明,光伏發(fā)電技術(shù)是一種技術(shù)可靠、使用便捷、低碳環(huán)保,易于大規(guī)模生產(chǎn)利用的先進可再生能源技術(shù),其優(yōu)點如下: (1)太陽能資源是一種取之不盡、用之不竭的潔凈的可再生能源。開發(fā)利用時不消耗傳統(tǒng)化石燃料能源,不會排放產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣等污染物,是自然能源中較為理想的清潔能源。 (2)太陽能利用不受地域條件的限制。任何有太陽的地域均可就地開發(fā)利用。不存在選址、運輸?shù)葐栴},特別是在交通不便利、偏遠的鄉(xiāng)村、海島,太陽能能利用價值更高。(3)太陽能可靠性高、維護簡單。光電板、逆變器、蓄電池等設(shè)備分布安裝,提高了整個能源系統(tǒng)的安全性、可靠性及耐久性。即使在惡劣的使用環(huán)境下,光伏發(fā)電系統(tǒng)故障也較少,因此運行維護成本較低。(4)光伏建筑集成由于占地面積小、安裝便利、供電可靠等原因,是目前國際上太陽能研究發(fā)展的前沿。
二、太陽能光伏系統(tǒng)建筑一體化利用方式與優(yōu)勢
(一)太陽能光伏系統(tǒng)建筑一體化利用方式。“光伏發(fā)電與建筑物一體化”的概念在1991 年正式提出,是目前世界上大規(guī)模利用光伏發(fā)電的研發(fā)熱點。太陽能光伏與建筑物相結(jié)合主要有兩種形式:一種是在建筑物屋頂、立面安裝平板光伏器、光伏陣列與電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電,從而形成用戶聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。第二種形式是將光伏器件與建筑實現(xiàn)集成一體化,即在建筑物屋頂或立面安裝光伏發(fā)電電池板,用光伏發(fā)電的玻璃幕墻代替普通的玻璃幕墻,由屋頂和墻面的光伏器件直接吸收轉(zhuǎn)化太陽能,太陽能系統(tǒng)平板既可以做建材又可以發(fā)電,進一步降低光伏發(fā)電的成本。目前,許多國家已研制出大尺度的彩色光伏模塊可替代昂貴的墻體外飾材料,使光伏發(fā)電與建筑物一體化成本進一步降低。
建筑物與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的進一步有機結(jié)合是將太陽能電池板與建筑頂面、立面材料集成一體化。建筑物建設(shè)使用過程中,建筑立面墻體結(jié)構(gòu)表面通常采用噴涂涂料、鋪貼瓷磚、安裝幕墻玻璃等。如果用太陽能電池板替代建筑立面墻體及屋頂建筑材料,太陽能電池板既可作為建筑裝飾材料,也可以用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。由此可見,實現(xiàn)太陽能電池板與建筑的有機一體化結(jié)合,是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化推廣與應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題,這種結(jié)合并非是建筑與太陽能電池板簡單“疊加”,而是在建筑與光伏系統(tǒng)設(shè)計方案階段將太陽能電池板納入建筑設(shè)計構(gòu)思中。
太陽能電池板用于建筑材料,必須具備建筑材料的基本要求,如堅固耐久、防水防潮、保溫隔熱、隔音等以及適當?shù)膹姸群蛣偠鹊刃阅?。若安裝在屋頂、窗戶等,還應(yīng)具有透光的性能。太陽能光伏系統(tǒng)建筑有機結(jié)合,根據(jù)建筑工程使用及工況的需要,與普通的平板式光伏系統(tǒng)組件不同,太陽能電池板兼有發(fā)電與建筑裝飾材料的功能,必須滿足建筑材料的基本性能需要。應(yīng)該遵循以下原則:①建筑物設(shè)計完成后使太陽能電池板成為建筑不可缺少的一部分,成為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分。②太陽能電池板的顏色和肌理必須與建筑物的相關(guān)部分相和諧統(tǒng)一,與建筑物的整體風格相結(jié)合。③太陽能電池板的比例和尺度必須與建筑整體的比例與尺度相協(xié)調(diào),這將決定太陽能電池板的分格尺寸與形式。④太陽能電池板屋頂具體的細部設(shè)計,如材料用量是否最小化、設(shè)計細節(jié)是否和諧、有機等需統(tǒng)一考慮。
(二)太陽能光伏系統(tǒng)建筑一體化優(yōu)勢。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的方式各不相同,這取決于地理、文化及政府政策等。在國外,由于公共建筑的建造與設(shè)計程序嚴格,太陽能電池板系統(tǒng)在個人住宅與公寓建筑使用的較為普遍。而在我國,特別是城市建筑,由于建筑開發(fā)是商家或政府,因此是否采用太陽能電池板系統(tǒng)完全取決于開發(fā)商或政府。在我國,日照充足的地區(qū)無論公共建筑還是住宅屋頂和墻面使用太陽能電池板系統(tǒng)的市場潛力十分巨大,從建筑結(jié)構(gòu)、技術(shù)利用和經(jīng)濟效益來分析,太陽能電池板與建筑的一體化優(yōu)勢如下:
(1)節(jié)約用地,便于安裝 ,保護環(huán)境。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般安裝于建筑物的屋頂或外立面墻體上,無需額外占用土地或增建其他建筑設(shè)施,適用于人口比較密集的建筑群、辦公區(qū)使用,尤其適用于土地昂貴的城市。由于太陽能電池板的組件集成化,光伏設(shè)備安裝比較方便,而且可以根據(jù)負載的耗電量來選擇裝機容量。與此同時,由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備安裝在建筑物的屋頂或立面墻體結(jié)構(gòu)上,太陽能轉(zhuǎn)換為電能可降低建筑物臨近室外區(qū)域的溫度,從而達到減少室內(nèi)空調(diào)制冷用電負荷,既節(jié)約了能源,又保證了室內(nèi)的空氣質(zhì)量,同時也避免了由于使用傳統(tǒng)化石能源燃料發(fā)電所導(dǎo)致的環(huán)境污染。(2)減少投資,保證供應(yīng),實現(xiàn)安全用電。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝不受地域條件限制,可實現(xiàn)就地發(fā)電用電,因此可以大幅度減少電站及輸送電網(wǎng)的建設(shè)投資。建筑物實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)一體化,光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力既可供給本建筑物使用,也可儲存于蓄電池或外送入電網(wǎng)。在自然條件差,負載可由蓄電池供電;在自然條件差較好,通常會出現(xiàn)電網(wǎng)用電高峰,以往需采取拉閘限電措施,但此時也正是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量最多的時候。建筑一體化太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)除可保證建筑物負載用電外,還可以向外電網(wǎng)供電,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的集成特性可以節(jié)約儲存電力的費用,另外用電安全性能也得到提高,從而緩解夏季電力高峰需求壓力,從而徹底解決電量不夠的問題。 (3)增效規(guī)模,降低成本。建筑一體化太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)面板代替建筑屋頂或立面墻面,可以節(jié)約大量的建筑成本。另外,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)面板在建筑用電地點發(fā)電,避免傳輸和分電損失(5%~10%),降低了電力傳輸、分配投資和維修費用。在建筑屋頂或立面結(jié)構(gòu)上安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備,用太陽能電池板代替部分建筑材料,可以促進太陽能電池板工廠化規(guī)模生產(chǎn),從而能進一步降低工程造價,有利于太陽能發(fā)電系統(tǒng)光伏產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用,市場潛力巨大。
三、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化設(shè)計原則
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的設(shè)計原則要求,運營系統(tǒng)既要保證建筑中光伏發(fā)電系統(tǒng)的長期運行可靠,又要充分滿足用電設(shè)備的需要,使系統(tǒng)的配置實現(xiàn)合理、經(jīng)濟。工程建設(shè)與投產(chǎn)中使用盡量少的太陽能光伏系統(tǒng)組件,使太陽能光伏發(fā)電組件與建筑物有機合為一體,替代部分建筑材料,如屋面與立面墻體裝飾材料,達到建筑節(jié)能的效果。協(xié)調(diào)光伏系統(tǒng)與建筑成本之間的關(guān)系,在滿足正常需要,保證系統(tǒng)、建筑質(zhì)量的前提下盡可能的節(jié)約建筑與安裝成本投資,達到投入與產(chǎn)出最好的經(jīng)濟效益。
結(jié) 語:近年來,隨著美國、西班牙、德國等發(fā)達國家對本國光伏產(chǎn)業(yè)的政策優(yōu)惠及扶持,全球光伏發(fā)電應(yīng)用已進入快速增長的階段。我國光伏產(chǎn)業(yè)近幾年來持續(xù)發(fā)展,但是同發(fā)達國家相比還是存在很大差距,光伏發(fā)電應(yīng)用市場發(fā)展較為緩慢,安裝量較少,隨著我國工業(yè)與信息化部2012年2月頒布的《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用及推廣將會有較大的發(fā)展。
隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化進程和技術(shù)開發(fā)的發(fā)展,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化生態(tài)節(jié)能工程,其發(fā)展前景廣闊,市場潛力巨大,其效率、性價比隨著太陽能光伏技術(shù)日益發(fā)展將進一步得到提高,也將極大地推動中國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的快速發(fā)展。
2建筑施工機電一體化發(fā)展
建筑施工機械機電一體化是綜合應(yīng)用機器人技術(shù)、自動化技術(shù)、部件化技術(shù),計算機輔助整個工程項目施工的管理和規(guī)劃的機械化施工方法。經(jīng)過近些年科研機構(gòu)的不管研發(fā),目前建筑施工機電一體化技術(shù)得到快速發(fā)展。具體如下:
2.1半自動化技術(shù)
半自動化是建筑項目機械施工中的重要構(gòu)成部分。半自動化施工機械按照其使用范圍,其劃分標準也是不同的。一般而言,施工機械可分為作業(yè)裝置自動化、行走機構(gòu)自動化、設(shè)備運行速度自動化等。為了能夠易于掌握機械自動化操作技術(shù),一般對操作技術(shù)最高要求標準來實現(xiàn)自動化。
2.2監(jiān)控技術(shù)
監(jiān)控技術(shù)是利用微電子技術(shù)實現(xiàn)對機械自身和外界情況的控制。機械運行的實際狀態(tài)顯示在液晶屏幕上,根據(jù)施工實際需求,通過發(fā)出聲音等方式使機械停止運行。該種監(jiān)控裝置一般應(yīng)用在工程施工的推土機、挖掘機、起重機以及裝載機上。比如起重器上所安裝的力矩限制器的作用就是對起重器的起重狀態(tài)進行實時監(jiān)控。更為先進的監(jiān)控技術(shù)比如安裝在盾構(gòu)掘進機上的能夠測量機械自身所在位置及作業(yè)對象的裝置。在確定好目標對象后,將相關(guān)的圖像信息輸送到機械控制系統(tǒng),通過操作控制系統(tǒng)完成施工。
2.3全自動技術(shù)
建筑施工中應(yīng)用機電一體化中的全自動化主要會涉及都機器人技術(shù)以及部件化技術(shù)等來實現(xiàn)對機械的操作。就建筑施工全自動化而言,并不是整個工程施工全部依靠機器人的功能去完成施工操作,而是要施工技術(shù)人員運用相關(guān)的自動化操作技能對機械人動作程序進行編程,使機械人按照編程好的程序去完成某個特定的動作來完成施工。
2.4遙控技術(shù)
建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境比較復(fù)雜,不可預(yù)知的突況比較多,施工人員人身安全得到不保證。為此,建筑領(lǐng)域引入遙控技術(shù)來完成某種高危險的施工。比如,高溫、地下施工以及可能會發(fā)生泥石流或者塌方等地段施工,可采用遙控技術(shù)來操作機械來完成施工,這樣施工技術(shù)人員可在安全區(qū)域操縱機械代替人工施工,可有效地降低施工人員安全事故的發(fā)生。
3機電一體化技術(shù)在建筑工程中的具體應(yīng)用
3.1機電一體化技術(shù)在混凝土機械中的應(yīng)用
當前,一些大型攪拌站開始使用屏幕顯示計量裝置和測力傳感器來控制混凝土的攪拌。使得混凝土機械計量方式從機械計量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮佑嬃俊?刂品绞揭矎膫鹘y(tǒng)的監(jiān)視儀表和指示燈等轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜嬎銠C輔助軟件控制。使用計算機可將多種類型的混凝土配合參數(shù)存儲,根據(jù)建筑工程混凝土需求標準,只需要將配合比參數(shù)輸入到計算機就能實現(xiàn)對混凝土的拌合。可有效避免因混凝土拌合人員操作失誤,比如混凝土的配合比出現(xiàn)錯誤,造成混凝土質(zhì)量下降問題。
3.2機電一體化技術(shù)在起重機械中的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)水平的不斷提高,推動了起重機械的操作系統(tǒng)向智能化方向轉(zhuǎn)變。當前,智能起重機配備有紅外線、微電腦及超聲波傳感器??煽焖俚靥綔y到施工現(xiàn)場是否存在有影響施工的障礙物。比如,移動式起重機就是采用電子控制變速系統(tǒng)的傳動裝置。自動檢測外伸液壓支腿的伸出寬度,從而有效地防止混凝土漿傾倒,避免了材料浪費。目前,在建筑領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的各類起重機都裝有電力矩限制器。通過調(diào)控電力矩限制器實時控制起吊重量。當?shù)醣酆铣闪剡_到或超過額定值時,該裝置就會發(fā)揮報警信號,并將信號輸送給起重機的中心控制系統(tǒng),對起重機的動作做出相應(yīng)的調(diào)整。此外,對于那些使用多臺塔吊同時施工的工程項目,一般都會在每臺塔吊上安裝吊臂防碰撞裝置,一旦發(fā)生碰撞危險防碰撞裝置就會立即發(fā)出報警,并自動使塔吊的升降裝置做出減速反應(yīng)。這樣可有效地避免因塔吊吊臂發(fā)生碰撞,使裝載的施工材料和機具掉落到地面造成傷人事故。
中國的教育隨著經(jīng)濟的發(fā)展也在不斷地深化和改革,從過去的一張講臺、一塊黑板、一支粉筆到現(xiàn)在的多媒體教學、實訓(xùn)教學、理實一體化教學等,把過去的傳統(tǒng)課堂教學深化為現(xiàn)在的邊實踐邊理論的理實一體化課堂教學,使現(xiàn)在的學生快速地掌握專業(yè)技能與理論知識。在深化課程改革的同時,由于各種條件的制約,高校理實一體化課程教學變革不徹底,達不到培養(yǎng)學生的目標。
1.建筑裝飾施工技術(shù)現(xiàn)狀
目前各高校土建類專業(yè)都有開設(shè)這門課程,這些年建筑裝飾施工技術(shù)由課堂教學向理實一體化課程教學轉(zhuǎn)變,根據(jù)課程建設(shè)、課程教學大綱,保證該課程教學的順利完成,基本達到對學生的訓(xùn)練目的。但由于多方面原因,建筑裝飾施工技術(shù)在理實一體化教學過程中并不令人滿意。主要表現(xiàn)在:
(1)課程建設(shè)因素。課程建設(shè)直接體現(xiàn)學校的教學水平,并直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。建筑裝飾施工技術(shù)課程建設(shè)必須從長遠角度對教學內(nèi)容、教學實施、教具環(huán)境等做出詳細規(guī)劃。例如,建筑裝飾施工技術(shù)教學在進行陶瓷地面施工技術(shù)實習的時候,是否真的使用水泥這個問題值得斟酌,實習中真刀真槍地做會造成大量的耗材浪費與不可再使用,在一些施工實習中有更多類似問題。所以課程建設(shè)是基礎(chǔ)因素。
(2)教師因素。高校招生規(guī)模擴大,師資短缺,很多青年教師從高校畢業(yè)沒有一線企業(yè)工作經(jīng)驗,缺乏工程現(xiàn)場實踐鍛煉,指導(dǎo)裝飾施工技術(shù)實習能力不足,質(zhì)量不高,這是不容回避的事實。因此在選題、指導(dǎo)、質(zhì)量控制環(huán)節(jié)上,教師因素對裝飾施工技術(shù)理實一體化教學影響很大。
(3)實習場地因素。高校建有實驗室、實訓(xùn)室等多種實習實訓(xùn)的場地。不同層次高校建設(shè)的力度也不一樣。高校雖然制訂了實訓(xùn)管理制度與管理條例,但是實訓(xùn)管理工作上仍然存在漏洞。因此實訓(xùn)場地建設(shè)與管理是很重要的因素。
2.建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學方法
建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學離不開學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性,因此通過進一步改進教學方法,為學生創(chuàng)造自由發(fā)展的環(huán)境和氛圍,就成為了創(chuàng)新和高質(zhì)量地完成建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學的重要措施。
(1)建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學標準化建設(shè)。針對建筑裝飾施工技術(shù)課程理實一體化教學建立標準教學大綱,將課程內(nèi)容分解為地面施工實習、墻面施工實習等模塊單元,建立標準的模塊的教學目標、內(nèi)容、考核方式等。通過標準化建設(shè)促進了學生在實習過程中的規(guī)范化、模塊化,并提高其實習的積極性,也促進了教師教學業(yè)務(wù)能力的提高。
(2)建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學的工學結(jié)合。建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學可以選擇實際裝飾工程項目教學,使其符合專業(yè)培養(yǎng)目標,又具有綜合運用所學知識和培養(yǎng)動手能力的雙重職能。通過鼓勵教師以應(yīng)用工程項目為課題,使得理實一體化教學能夠真做,這樣不僅能讓學生增強責任感,還能使教師在學生的參與下較好地完成教學目標,調(diào)動教師的工作積極性,更好地促進教學質(zhì)量的提高。
(3)完善建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學檢查。建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學檢查制度中檢查分為前、中、后三期。前期檢查教師教案、上課內(nèi)容、實習過程等,檢查教師準備情況。中期階段對實習的學生進行前一段實習過程的知識點的考核,檢查所學知識的掌握情況。后期對建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學進行綜合檢查,檢查是否有序、規(guī)范。通過檢查,對保證教學質(zhì)量起到了很好的促進作用。
3.強化建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學管理
(1)強化建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學制度。各高校根據(jù)自身專業(yè)教育的特點結(jié)合適合各自發(fā)展的教學規(guī)章制度,對建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學管理條例進行完善。其中對建筑裝飾施工技術(shù)理實一體化教學目標、內(nèi)容、成果、考核等主要內(nèi)容要提出明確而具體的規(guī)定,使之更符合當前教學的要求。
1 課程定位分析
建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)能從事電氣設(shè)備、智能化設(shè)備的安裝施工、運行與維護、質(zhì)量檢驗及工程管理工作,具備良好職業(yè)道德和創(chuàng)新意識的復(fù)合型高素質(zhì)技能型人才?!督ㄖ姎饪刂萍夹g(shù)》是該專業(yè)的核心課程,培養(yǎng)工程識圖的能力、動力設(shè)備安裝能力,并為電氣安裝工程施工質(zhì)量控制、安全控制、工程施工圖預(yù)算、現(xiàn)場管理與資料歸檔等崗位能力提供專業(yè)基礎(chǔ)能力,在課程體系中處于承上啟下的作用。在課程內(nèi)容、設(shè)計課程結(jié)構(gòu)、建設(shè)課程資源、實施課程教學、開展課程評價、修正課程設(shè)計等環(huán)節(jié)和內(nèi)容[1]等方面進行教學改革可以有效促進該課程的提升。
2 教學改革內(nèi)容
2.1 教學內(nèi)容項目化
教學內(nèi)容上以崗位能力要求為依據(jù),確定課程內(nèi)容總體劃分為電氣元件的選擇、控制電路圖的識讀和設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試,綜合考慮學生操作能力、分析能力、溝通能力等職業(yè)能力的培養(yǎng),確定了五個教學項目作為課程結(jié)構(gòu)框架,每個項目知識點和技能點融入任務(wù)中,驅(qū)動教學過程。項目內(nèi)容由基礎(chǔ)到綜合、由局部到整體,項目之間相輔相成具備連貫性。項目一(小車自動往返控制),在“單向運行控制”、“雙向運行控制”、“順序控制”、“多地控制”等任務(wù)的驅(qū)動下,把電氣元件基本知識的掌握、基本識圖方法的掌握以及典型電路控制的分析融入教學內(nèi)容,在完成多個任務(wù)的過程中,習得安裝、調(diào)試能力;項目二(皮帶傳輸機控制),以兩臺傳輸機控制的分析為“教”,以三臺傳輸機控制為“學”,鞏固項目1的識圖能力,建立設(shè)計思路。項目三(三相交流異步電動機的典型控制),以典型控制電路的分析、實訓(xùn)操作為主要任務(wù),培養(yǎng)學生分析、安裝、調(diào)試綜合能力,提高操作技能。項目四(水塔水位自動控制),該項目為綜合設(shè)計,從元件選擇到設(shè)備選型,從資料準備到安裝調(diào)試,形成項目方案書,通過該項目培養(yǎng)學習方法能力、溝通能力。項目五(樓宇控制典型案例分析),拓展知識領(lǐng)域、介紹新技術(shù)為主要內(nèi)容,提升學生對電氣控制應(yīng)用的理解,開闊對職業(yè)前景認識。
2.2 教學過程一體化
教學實施過程中,一方面淡化復(fù)雜理論、提升基礎(chǔ)理論,并將維修電工中級基本理論與崗位能力知識結(jié)合,與生產(chǎn)實踐緊密聯(lián)系;二是綜合性發(fā)展要求,學生能運用電工技術(shù)、電機拖動、電氣控制等知識解決相關(guān)實際問題和任務(wù);第三個方面是把課堂放到實訓(xùn)室,教師簡單講授完教學項目或任務(wù)基本理論知識點后,學生根據(jù)任務(wù)要求進行分析、設(shè)計、安裝與調(diào)試。教學組織思路為:項目描述任務(wù)布置知識鏈接技能訓(xùn)練項目考核拓展知識等環(huán)節(jié),一定程度地實現(xiàn)理實一體化教學[2]。
2.3 教學方法多樣化
教學方法是課堂教學重點之一,不同教學內(nèi)容和教學目標是教學方法合理選擇的因素。作者在承擔的《建筑電氣控制技術(shù)》課程教學中采用項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動的教學法貫穿,根據(jù)項目中任務(wù)的不同,結(jié)合現(xiàn)場教學法、實物法、演示法、討論法等。在元件認識環(huán)節(jié)采用現(xiàn)場教學法和實物法,在實訓(xùn)室邊介紹、邊拆裝;典型電路控制分析中,分組領(lǐng)取任務(wù)并討論,各組以匯報分析成果的方式分別展示討論結(jié)果;電路安裝和調(diào)試環(huán)節(jié),由教師布置任務(wù)后,先演示,后巡視,再演示,對錯誤進行糾正,其中穿插問題教學法,對不同組的認知和實操狀況,分別提出不同的問題,引導(dǎo)學生積極思考解決安裝和調(diào)試問題。另外,案例法在教學中的采用,使學生通過案例的分析,對電氣控制項目的整體設(shè)計、思路、方法有了真實的認識,提高學生解決實際問題的能力。典型建筑電氣控制系統(tǒng)有“空調(diào)與制冷系統(tǒng)的電氣控制”,“水泵和鍋爐設(shè)備的電氣控制”,“電梯的電氣控制”,這部分教學內(nèi)容系統(tǒng)性強,適合采用討論法和現(xiàn)場教學法,并利用多媒體系統(tǒng)展示無法參觀到的環(huán)節(jié)、集中展示多幅控制電路圖片輔助課堂講授。
2.4 教學手段信息化
《建筑電氣控制技術(shù)》課程進行了一年的資源庫建設(shè),在原有的精品課建設(shè)基礎(chǔ)上,整理原有的多媒體課件,一半以上的課程配套多媒體課件,微課視頻22個,解決技能操作要點、設(shè)備安裝技能、電路分析過程等問題。教學信息化使學生習得知識、技能的長度和寬度在時空上得到了無限延伸,但教育的最終目標是“人”的培養(yǎng),僅有技術(shù)手段遠遠不夠,合理使用,并提高教師信息化應(yīng)用水平是豐富教學形式、提升教學質(zhì)量的關(guān)鍵問題。
2.5 教學過程細致化
教學過程是以人為主體的,師生之間和諧關(guān)系、情感認同、學情差異等問題處理得當對教學質(zhì)量提高具有重要的促進作用。首先注重認同感的建立,學生對教師的認同感會促進學生對教師所教的內(nèi)容興趣程度,主動把教學內(nèi)容變?yōu)樽约旱男枰?,?nèi)化認知結(jié)構(gòu)。其次和諧關(guān)系是建立在教師自身良好的師德基礎(chǔ)上的,教師自己文明禮貌、不居高臨下,積極評價和鼓勵學生,對于取得的進步要及時給予肯定,幫助學生建立有力的自信心;課外了解學生興趣愛好并經(jīng)常參加學生活動。
3 教學實踐改進策略
3.1 教材編寫與教學過程匹配
教材是學生學習的必要工具,也是教師授課的重要依據(jù)。“教學做”一體化教學離不開與之相匹配的教材。一體化教材應(yīng)該具有對理論知識、實訓(xùn)技能綜合性的參考和指導(dǎo)作用,應(yīng)具備科學性、實用性、先進性??茖W性,是指教材要符合項目實踐到知識要點,以及轉(zhuǎn)化為技能的認知規(guī)律。實用性,是指教材要結(jié)合實際,以生產(chǎn)過程、實際規(guī)范為標準。先進性,是指內(nèi)容除基本理論外,可以結(jié)合信息化手段,及時更新新技術(shù)和新應(yīng)用。教材?熱菀?找準每個任務(wù)的支撐知識和技能點、拓展知識及技能,也要準確定位難點和重點,操作方法與步驟要規(guī)范清晰,并能體現(xiàn)符合實際生產(chǎn)的操作要點和關(guān)鍵。
3.2 實訓(xùn)條件與教學內(nèi)容統(tǒng)一
學院實訓(xùn)設(shè)備存在使用頻繁、占地大、設(shè)備陳舊、利用率不高等問題,需要對原有部分實訓(xùn)進行改造更新。要根據(jù)教學內(nèi)容中必備和拓展技能的實際需要,并協(xié)調(diào)好相近專業(yè)的實訓(xùn)室功能,整合現(xiàn)有可利用資源,規(guī)劃好每一個實訓(xùn)室承擔的任務(wù),綜合考慮經(jīng)費預(yù)算、人員、場地以及可改建性,保證最大程度地發(fā)揮實訓(xùn)室資源。但是要注意一體化教學不能以實訓(xùn)定教學,而應(yīng)該以教學定實訓(xùn)。充分考慮項目教學的真實性,盡可能地以真實職業(yè)場景做實訓(xùn)平臺,實現(xiàn)不了的以最大程度模擬項目。
3.3 深化校企共建機制
針對簡單實訓(xùn)室只能培養(yǎng)學生初級動手能力的不足,校企聯(lián)合共建實訓(xùn)可以有效彌補實訓(xùn)內(nèi)容不全不深入的問題[3]。采取由企業(yè)提供部分實訓(xùn)設(shè)備,學校提供實訓(xùn)場地、購買部分實訓(xùn)設(shè)備的策略,同時企業(yè)定期維護更新設(shè)備,培訓(xùn)校內(nèi)外人員,學校進行日常管理,企業(yè)提供管理經(jīng)驗和技術(shù)支持,部分綜合應(yīng)用實訓(xùn)及科研使用設(shè)備由企業(yè)管理,學校協(xié)助其正常運行即可。
3.4 加強師資隊伍培養(yǎng)力度
【關(guān)鍵詞】住宅;太陽能利用;一體化
1.太陽能光伏與建筑適配性的設(shè)計原則
建筑是一個綜合性高、復(fù)雜的系統(tǒng),也是一個完整的統(tǒng)一體,如果將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與建筑相融合,同時還要保持建筑的文化特征,就必須考慮技術(shù)和美學兩方面因素,只有太陽能光伏技術(shù)與建筑設(shè)計的有機結(jié)合,才稱得上“太陽能光伏與建筑一體化”。長春海外學人創(chuàng)業(yè)園住宅與太陽能光伏系統(tǒng)的結(jié)合,其總體規(guī)劃設(shè)計必須結(jié)合長春當?shù)氐乩砦恢谩夂蛱卣骱吞柲苜Y源情況,同時也要確定建筑的布局、朝向、朝向、間距、群體組合方式和基地整體的空間環(huán)境,并滿足太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計安裝的技術(shù)要求。
在長春海外學人創(chuàng)業(yè)園住宅中,太陽能光伏與建筑一體化應(yīng)用是在建筑屋面安裝太陽能電池板,應(yīng)用太陽能發(fā)電,依靠建筑提供電力,兼顧節(jié)能降耗。太陽能光伏與建筑一體化有兩個顯著的特點:其一,統(tǒng)一性是指新建建筑的太陽能光伏系統(tǒng)工程的設(shè)計要與建筑同步設(shè)計、同步施工、統(tǒng)一規(guī)劃和同時安裝,同建筑、技術(shù)、美學融為一體,提高建筑物的整體美觀性;其二,替代性是指太陽能光伏組件及其技術(shù)的不斷更新,使其可以代替屋頂瓦片,還能夠保證建筑材料的隔熱、保溫和通風等功能。
由于城市中可以利用的空間少,而太陽能電池板與建筑屋面的結(jié)合不僅不占用地面空間,還可以節(jié)省城市土地,因此太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中應(yīng)用廣泛??梢?,太陽能光伏應(yīng)用技術(shù)作為一種新型的技術(shù),在建筑學已經(jīng)成為一種新的可行性選擇。太陽能光伏與建筑的一體化集成設(shè)計作為BIPV的一種高級形式,對太陽能電池板要求很高,強調(diào)在保證發(fā)電量的前提條件下,并且要最大化的保持建筑外觀的和諧統(tǒng)一以及功能的要求。
太陽能與建筑一體化應(yīng)遵循以下四種原則:
功能性原則:應(yīng)包含太陽能光伏系統(tǒng)本身的功能和建筑本身的設(shè)計技術(shù),不僅要保證建筑表皮美學的形式,還要保證建筑自身結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性以及具體實施起來和操作起來的可行性。
美觀性原則:作為一名建筑師,從建筑的美觀性角度來講,太陽能電池板需要經(jīng)過前期與建筑有機結(jié)合的設(shè)計,才不會成為建筑上累贅的附屬物,才不會破壞建筑的立面造型,分體式的熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合程度較好,可以將太陽能電池板看作建筑表面的構(gòu)件,事先將水箱、輔助加熱器等放置在住宅悶頂內(nèi),融入到建筑中。
適宜性原則:進行熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計時需要正確選擇與該建筑適配的熱水供應(yīng)系統(tǒng),要綜合占用空間、與建筑的結(jié)合性,筆者為此坡屋頂建筑選擇了集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng),集中式只需整體安裝統(tǒng)一的太陽能電池板和儲熱水箱,維修管理由相關(guān)技術(shù)人員和物業(yè)部門實行,采用分戶計量的熱水方式,使住戶購買、安裝、維修維護方便、降低運行費用和熱水成本,同時經(jīng)濟上也得到了實惠,因此,在技術(shù)上我們應(yīng)該根據(jù)適宜性的原則,綜合長春地理位置,綜合小區(qū)現(xiàn)狀,選擇適宜嚴寒地區(qū)居住建筑的技術(shù)。
安全性原則:太陽能發(fā)電板在屋面的安裝布置應(yīng)與建筑中有一定剛度的實體結(jié)構(gòu)連接緊靠牢固,還需考慮自身重量給屋面帶來的荷載,保證屋面的防水保溫等性能,維修保養(yǎng)人員的安全保障,要設(shè)計必要的人身保護措施,將技術(shù)人員作業(yè)時將遇到的各種困難和隱患降到最低。
2.與建筑適配性的太陽能熱水系統(tǒng)
針對本次試點工程中住宅熱水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計,選擇一種合理的熱水供應(yīng)方式,對整個住宅系統(tǒng)規(guī)劃作用重大。建筑師既要考慮住宅有好的審美性,合理定位太能電池板的選擇類型與具體規(guī)格,還要綜合考慮建筑群體間的日照、環(huán)境、氣候及能源等各方面對屋面太陽能系統(tǒng)的影響因素,最終選擇一種最適合本次試點工程屋面應(yīng)用的太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng):
分戶式太陽能熱水系統(tǒng)是非常常見的一種熱水供應(yīng)形式,各家各戶系統(tǒng)獨立,太陽能電池板和儲熱水箱安放位置靈活,使用方便,沒有流量分配和管理控制的問題,根據(jù)實際情況自行加熱,費用單獨核算,但太陽能電池板的利用率低,各戶使用不平衡,造價較高,適用于聯(lián)排別墅、聯(lián)排屋。
(1)集中式太陽能熱水系統(tǒng):利用率高,熱水資源大家共享。系統(tǒng)通過屋頂太陽能電池板集電,儲存在電箱,用于給水加熱,水溫一旦達到預(yù)設(shè)值,會被送進保溫水箱儲存,方便業(yè)主使用,實現(xiàn)全天供水的需求。集中式的太陽能熱水系統(tǒng)集成化程度高,管路簡單,初期投資較少,集成化程度高,集熱資源共享,系統(tǒng)統(tǒng)一管理,省去自行維護的不便,但是分戶計量總體費用、物業(yè)管理難度大,集中式出現(xiàn)系統(tǒng)故障,不及時維修,用戶的熱水將得不到保障,且管路系統(tǒng)支管過長,使用時需放掉很多冷水,造成水資源過度浪費,適用于酒店、醫(yī)院、學校等民用建筑。
(2)集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng):由太陽能電池板在屋頂集電,設(shè)備集中安放,空間浪費少,費用單獨核算,計費簡單,管理方便,但各戶之間熱損失大,資源不能互補,適用于高層住戶。
太陽能光伏熱水系統(tǒng)主要由太陽能電池板和蓄熱水箱構(gòu)成,視具體情況配以水泵驅(qū)動。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的是光伏電池,研究表明,光伏電池在運行過程中,有約80%的入射太陽能被反射或被電池板直接吸收,約20%的入射太陽能被轉(zhuǎn)化成電能。
3.集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng)與建筑適配性結(jié)合方式的應(yīng)用
集中――分戶式的熱水供應(yīng)系統(tǒng)具體為集中集電,分戶供水的系統(tǒng),在多層住宅中應(yīng)用較多,其太陽能電池板主要布置在屋面、陽臺及南面墻等位置。集中――分戶式熱水供應(yīng)系統(tǒng)是不需要集熱水箱和輔助能源的,只需要在各用戶悶頂處安裝各自水箱和電表即可。
多晶硅太陽能電池比單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率稍低,約為20.4%,由于其材料制造簡便,節(jié)約能耗,生產(chǎn)成本較低,多晶硅太陽能電池近年來發(fā)展很快,其目前在太陽能光伏市場的占有率是最高的。
儲熱水箱的容積按每家用戶的平均日用水量的1~1.5倍來設(shè)計,這樣既可以滿足用戶的日常用水需求,又有一定量的熱水儲備,儲熱水箱一般放置于住宅悶頂、陽臺、廚房或衛(wèi)生間等處,不需要專門的設(shè)備間和儲藏室,只需要留足夠的空間安裝、維修、更換,同時還需考慮建筑的承載力,同時做好與建筑結(jié)合處的保溫、防水和排水等措施。
住宅內(nèi)熱水管線的布置要求盡可能簡短,簡短的管線布置能夠盡可能降低成本、減少熱量散失,同時需要考慮安全隱蔽、便于安裝施工和維護維修等要求。其他附件包括計量器、電表、水泵等附件安裝時要考慮冷熱水的計量器、住戶電表位置安裝的合理醒目,統(tǒng)一布置,便于物業(yè)管理者查看;水泵的位置設(shè)計也需要足夠的隱蔽同時預(yù)留足夠的安裝、維修和更換的空間。
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